RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Bu iletişim kuralı açıklar caspase Bimolecular floresan uluslara (BiFC); Başlatan caspases, indüklenen yakınlığı hangi onların harekete geçirmek için ilk adımdır görselleştirmek için kullanılan bir görüntüleme tabanlı yöntemi.
Proteaz caspase ailesinin Apoptozis ve doğuştan gelen bağışıklık önemli rol oynarlar. Başlatıcı caspases bilinen bir alt Bunlar arasında ilk bu yollar var olmak harekete geçirmek. Grup caspase-2, içerir -8 ve -9 gibi inflamatuar caspases, caspase-1, -4 ve -5. Başlatıcı caspases tüm işe alım harekete geçirmek platformlar olarak adlandırılan belirli multiprotein kompleksleri için takip dimerization tarafından etkinleştirilir. Caspase Bimolecular floresan uluslara (BiFC) nerede floresan proteinler caspases başlatıcı caspases onların harekete geçirmek platformları ve sonucu olan alımı görselleştirmek için kullanılan başlatıcı için erimiş bölünmüş bir görüntü tabanlı yaklaşımdır indüklenen yakınlık. Bu floresan bir okuma bir başlatıcı caspase harekete geçirmek için gerekli ilk adımları sağlar. Farklı mikroskobu tabanlı yaklaşımlar bir dizi kullanarak, bu teknik Nicel veri caspase harekete geçirmek bir nüfus düzeyde verimliliğini yanı sıra caspase harekete geçirmek ve caspase etkinleştirme sayısı ve boyutu Kinetik sağlayabilirsiniz Hücre başına temelinde kompleksleri.
Caspase proteaz aile kritik rollerine Apoptozis ve doğuştan gelen bağışıklık 1bilinmektedir. Onların önemi nedeniyle, ne zaman, nerede ve nasıl verimli bir şekilde belirlenmesi belirli caspases aktif çok önemli caspase mekanizmaları harekete geçirmek yolları kazandırabileceğini. Burada açıklanan görüntüleme tabanlı iletişim kuralı caspase harekete geçirmek cascade ilk adımda görselleştirme sağlar. Bu teknik, bu sürücü caspase etkinleştirme dinamik protein: protein etkileşimleri yararlanır.
Caspases iki gruba ayrılabilir: Başlatıcı caspases (caspase-1, -2, -4, -5 -8 -9, -10 ve -12) ve Cellat caspases (caspase-3, -6 ve -7). Cellat caspases ön şekillendirilmesi dimer hücrede mevcut ve büyük ve küçük alt birim 2arasında bir bölünme tarafından aktif hale gelir. Etkinleştirildiğinde, onlar apoptosis 3' te sonuçlanan çok sayıda yapısal ve düzenleyici proteinler ayırmak. Başlatıcı caspases bir yolu var olmak harekete geçirmek ve genellikle Cellat caspases aktivasyonu tetiklemek için ilk caspases vardır. Cellat caspases aksine, başlatıcı caspases dimerization 4,5tarafından etkinleştirilir. Bu dimerization harekete geçirmek platformlar bilinen belirli büyük molekül ağırlığı kompleksleri için etkin olmayan monomerleri alımı tarafından yönetilir. Derleme etkinleştirme platformlarının bir dizi belirli protein: protein etkileşimler tarafından yönetilir. Bunlar tarafından korunmuş protein etkileşim motifleri mevcut başlatıcı caspase proform aracılı ve ölüm etki alanı (DD), ölüm efektör etki alanı (DED) ve caspase işe alım etki alanı (kart) 6 (şekil 1A) içerir. Harekete geçirmek platformlar genellikle bir reseptör protein ve bir adaptör protein içerir. Reseptör genellikle çok sayıda molekülleri Oligomerizasyonda için sağlar bir konformasyonal değişim inducing bir ligand bağlanması üzerine devreye girer. Reseptör sonra da caspase doğrudan veya sırayla getirmek caspase kompleksi için adaptör molekül acemi. Böylece, çok sayıda caspase molekülleri yakın dimerization izin gelmek. Bu indüklenen yakınlık modeli 7olarak bilinir. Dimerized sonra caspase aktif enzim 4,8stabilize etmek için hizmet vermektedir işlenirken uğrar. Örneğin, Apaf1 apoptosome Meclisi yayınlandıktan sonra mitokondri mitokondrial dış membran permeabilization (MOMP) denen bir süreç üzerinden sitokrom c tarafından tetiklenir. Apaf1 caspase-9 her iki proteinler 9' mevcut bir kartıyla aracılık ettiği bir etkileşimi aracılığıyla sırayla acemi. Caspase-8 harekete geçirmek yol açan karmaşık sinyal inducing CD95 ölüm (disk) Meclisi benzer protein etkileşimleri sonucunda; caspase-2-ebilmek harekete geçirmek PIDDosome; ve caspase-1 harekete geçirmek 10,11,12başlatmak çeşitli inflammasome kompleksleri. Böylece, başlatıcı caspases belirli harekete geçirmek platformları için indüklenen yakınlık ve dimerization, hangi olmadan harekete geçirmek gerçekleşmez sonuçlanan bir ortak mekanizma ve suikastler falan.
Harekete geçirmek platformu takip caspase indüklenen yakınlık doğrudan görselleştirme izin başlatıcı caspases, harekete geçirmek bu ilk adımda ölçmek için geliştirilmiş bir görüntüleme tabanlı tahlil Caspase Bimolecular floresan uluslara (BiFC) olduğunu derleme. Bu yöntem, split floresan protein Venüs özelliklerini yararlanır. Venüs olduğunu bir daha parlak ve daha photostable sürümü iki sigara floresan ve biraz örtüşen parçalara ayrılmış sarı floresan protein (YFP): N-terminus Venüs (Venüs N veya VN) ve C-terminus, Venüs (Venüs C veya VC). Bu parçaları yeteneği refold ve yakın 13zaman floresan haline korur. Her Venüs parça harekete geçirmek platforma bağlar caspase çok az bölümü olan caspase, prodomain için erimiş. Bu caspases enzimatik aktivite korur ve bu nedenle eşzamanlı akış aşağı olaylar endojen olaylar ile ilişkili olası analizidir sağlar. Ne zaman caspase prodomains harekete geçirmek platforma işe ve indüklenen yakınlık tabi Venüs e saldırı indirgenmesi parçaları. (Şekil 1B). Elde edilen Venüs Floresans doğru ve özellikle hücre altı yerelleştirme, kinetik ve başlatıcı caspase harekete geçirmek platformlar Tek Kişilik hücrelerde Meclisi etkinliğini izlemek için kullanılabilir. Veri görüntüleme confocal mikroskopi veya standart floresan mikroskopi elde edilebilir ve dahil olmak üzere farklı mikroskobu yaklaşımlar bir dizi için adapte edilebilir: hızlandırılmış caspase harekete geçirmek gerçek zamanlı; izlemek için görüntüleme yüksek kararlılık düşsel hücre altı yerelleştirme kesin tayini için; ve bitiş noktası miktar verimlilik etkinleştirme.
Bu teknik ilk caspase-214aktivasyonu araştırmak için geliştirilmiştir. Caspase-2 için harekete geçirmek platform PIDDosome olduğu düşünülen iken, reseptör PIDD (protein p53 kaynaklı bir ölüm etki ile) oluşan ve adaptör RAIDD (RIP ilişkili Ich-1/CAD-3 homolog protein ölüm etki alanı ile), PIDDosome bağımsız caspase-2 aktivasyon bildirilmiştir. Bu ek harekete geçirmek platformlar için caspase-2 15,16var olduğunu göstermektedir. Caspase-2 aktivasyon platformun tam bileşenleri bilmeden rağmen caspase BiFC tekniği başarılı sorgulama moleküler düzeyde 14,17caspase-2 sinyal yollar için izin verdi. Biz de başarıyla bu protokol inflamatuar caspases (caspase-1, -4, -5 ve -12) için adapte olması 18 ve prensip olarak, aynı yaklaşımı benzer şekilde her kalan başlatıcı caspases analiz için yeterli olmalıdır. Bu iletişim kuralı benzer şekilde adapte olabilir diğer yolları araştırmak için dimerization büyük aktive sinyal edilmistir. Örneğin, STAT protein fosforilasyon Janus kinaz (JAK) 19tarafından takip dimerization tarafından etkinleştirilir. Böylece, BiFC sistemi için STAT harekete geçirmek hem de dinamik protein etkileşimler tarafından düzenlenmiş birçok yollar görselleştirmek için kullanılabilir. Aşağıdaki iletişim kuralı resim alma ve çözümleme için gazetecilere hücreye giriş için adım adım yönergeler yanı sıra yöntemleri sağlar.
1. hücre ve kültür yemeklerin hazırlanması
Not: Bir doku kültürü laminar akış mahallede 1-3 adımları gerçekleştirin. Eldiven giymek.
2. caspase BiFC bileşenleri tanıtmak transfection hücre
3. indüksiyon caspase harekete geçirmek
4. Caspase BiFC veri toplama
Caspase-2 BiFC DNA hasar tarafından indüklenen örneği şekil 3' te gösterilmiştir. Camptothecin, bir topoizomeraz ı inhibitörü, DNA hasarı ve caspase-2 aktivasyon ikna etmek için kullanıldı. Kırmızı floresan protein mCherry bir muhabir olarak hücreleri BiFC sonda hızlı göstermek için ve hücre toplam sayısı görselleştirmek yardımcı olmak için kullanılmıştır. Venüs Floresans yeşille gösterilmiş ve büyük puncta temsil eden caspase-2 yakınlık indüklenen. Bu hücreler Venüs-pozitif hücreler yüzdesini belirlemek için sayılabilir. Hücre altı yerelleştirme hakkında sonuçlar da böyle görüntülerden yapılabilir. Gösterilen örnekte de olduğu gibi sitoplazma 17çekirdekçik caspase-2 indüklenen yakınlık tespit edilmiştir. Yüksek çözünürlüklü görsel olarak caspase harekete geçirmek karmaşık hücre altı lokalizasyonu sağlamak için tek hücreleri üç boyutlu olarak yansıması. Şekil 4 tür 3D görüntüleri göstermek için iki yol gösterir. İlk hücrenin 3D bir yeniden yapılanma oluşturmaktır. Camptothecin kaynaklı caspase-2 BiFC yeşil ve kırmızı çekirdeği görülmektedir. 3D imar her iki fluorophores göreli lokalizasyonu hücreleri gösterir. Bu tür bir sonuçları görüntüleme hücre (film 1) tek bir eksen etrafında dönen bir film olarak görüntülendiğinde özellikle etkilidir. İkinci panelin aynı hücreyi ortogonal görünümüdür. Bu hücre hücrenin belirli bir noktasında, xy, xzve yz görselleştirme sağlar. 2D bir biçimde sunulan 3D verileri yorumlamak kolay olan sonuçları bu şekilde tasvir gibi kağıt sunuyu bir dergi makalesi için daha uygun olabilir. Şekil 5 proteasome inhibitörü bortezomib ile tedavi glioblastoma hücre kültürünü caspase-2 BiFC zaman hata görüntüleme örneği gösterir (Ayrıca bkz: Movie 2). Grafik ( 20' den uyarlanmıştır) hücre sayısı arasında ortalama hücre başına ortalama Venüs yoğunluk artışı gösterir. Bu tür veri tek hücre izleri bir grafik üzerinde bir numara olarak da görüntülenebilir. Gösterilen örnekte yaklaşık 2 h tedavi aşağıdaki indüklenen caspase yakınlık başlangıcı var.

Şekil 1: caspase yapısı ve bimolecular floresan uluslara (BiFC) metodolojisi şematik. (A) bir başlatıcı caspase genel yapısı. Prodomain, büyük ve küçük alt birimleri ve aktif sistein içerir korunmuş QACRG motifi tasvir edilmektedir. (B) BiFC yalnız floresan olmayan ancak floresan molekül etkileşen proteinler için erimiş reform ilişkilendirebilirsiniz split floresan proteinler kullanır. Caspase BiFC, prodomain (Pro) için ya da tam uzunlukta caspase N-terminal için yarı erimiş (Venüs-N) ve C-Terminal yarısı Venüs'ün (Venüs-C). Monomeric durumlarında caspase füzyon protein flüoresan değildir. İşe Alım için PIDDosome gibi bir harekete geçirmek platformu üzerine burada gösterildiği gibi iki yarıyı da Venüs'ün Derneği artış Venüs Floresans ölçülür indüklenen caspase yakınlık gösteren uygulanır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 2: ekran histogram kullanarak doygunluk tanımak için temsili resim. En iyi (üst paneli) ve doymuş sinyalleri (alt paneli) örnekleri gösterilir. Venüs (sarı tepe) ve RFP (kırmızı tepe) sinyalleri gösterilir. X ekseni yoğunluğu gösterir ve y ekseni sayı piksel. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3: DNA hasar takip Caspase-2 bimolecular floresan uluslara (BiFC). Caspase-2 BiFC bileşenleri ifade Hela hücreleri tedavi edilmemiş (A) yaptı veya camptothecin (100 µM) ile tedavi (B) qVD-OPH (20 µM) huzurunda. mCherry co floresan muhabir olarak ifade edilir. Temsili resim caspase-2 BiFC (Yeşil) hücrelerdeki 16 h tedavi aşağıdaki camptothecin tedavi ile hücreleri (kırmızı) gösterir. Ölçek çubukları temsil 20 µm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4: caspase-2 bimolecular floresan uluslara (BiFC) lokalizasyonu. Caspase-2 BiFC bileşenleri ve floresan nükleer muhabir ifade Hela hücreleri qVD-OPH varlığında (20 µM) camptothecin (20 µM) ile tedavi edildi. 3D rekonstrüksiyonlar oluşan görüntülerden 0,1 mikron seri confocal- z-hücre boyutunda 24 h sonra yapılmış ve çekirdek yeşil kırmızı ve caspase-2 BiFC gösterir. Sol panelinde 3D maksimum yoğunluk projeksiyon işleme yeniden gösterir (Ayrıca bkz: film 1). Doğru kapı aynası aynı hücreyi dikey dilimleri görünümünü gösterir. Orta (mavi) xy düzlemi kutusudur, sağdaki kutu (sarı) yz uçak ise üstteki kutuda (beyaz) xz uçak. Yz ve xz uçaklar göre çapraz çizgileri kesiştiği. Ölçek çubukları temsil 10 µm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 5: hızlandırılmış caspase bimolecular floresan uluslara (BiFC), (A) caspase-2 BiFC bileşenleri ile LN18 glioblastoma hücreleri transfected ve bir kırmızı floresan mitokondrial marker (DsRed-mito, kırmızı) bortezomib ile tedavi (15 nM) qVD-OPH (20 µM) huzurunda. Hücreleri üzerinde 37 ° C'de confocal mikroskop yerleştirildi ve görüntüleri 8 h. görüntüleri için her 2 dk temsilcisi hücre iki caspase-2 BiFC bileşenleri indüklenen yakınlığı artış Venüs floresan ( sonuçlanan hızlandırılmış show dan alındı Yeşil) Zaman içinde. (B) Venüs, her zaman bir noktada her hücrede ortalama yoğunluğu ölçüldü. Venüs Floresans bortezomib tedaviden sonra zamanla arttı. Tedavi edilmemiş kontrol bölümü lazer ışık (şekil 20' den uyarlanmıştır) şartlarından düşük veya ihmal edilebilir toksisite belirtti. Ölçek çubukları temsil 20 µm. hata çubukları temsil standart hata değerlerin ortalamasının (SEM) 8 (kontrol) ve 14 (bortezomib) tek tek hücreleri (Ayrıca bkz: Movie 2). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
| Plaka boyutu | Hücre sayısı | Medya hacmi |
| 6 iyi plaka | 1 x 105 hücreleri / iyi | 2 mL |
| 12 iyi plaka | 5 x 104 hücreleri / iyi | 1 mL |
| 24 iyi plaka | 2. 5 x 104 hücreleri / de | 0.5 mL |
| 4 odası çanak | 2. 5 x 104 hücreleri / Oda | 1 mL |
| 8 odası çanak | 1,25 x 104 hücreleri / Oda | 0.5 mL |
Tablo 1: hücre plaka numaraları için yönergeleri. Stabil caspase bimolecular floresan uluslara (BiFC) bileşenleri ifade hücreleri kullanıyorsanız, burada gösterilen tutarlar çift plaka.
| Plaka boyutu | Transfection reaktif | İndirimli serum medya | Muhabir plazmid | Caspase-pro VC plazmid | Caspase-pro VN plazmid | İndirimli serum medya plazmid karışımı eklenir | Transfection reaktif çözüm plazmid karışımı eklenir | Serum boş ortam hücrelere eklendi |
| 6 iyi plaka | 12 µL/plaka | 750 ΜL | 10 ng | 20 ng | 20 ng | Toplam 100 µL | 100 ΜL | 800 ΜL |
| 12 iyi plaka | 12 µL/plaka | 750 ΜL | 5 ng | 10 ng | 10 ng | Toplam 50 µL | 50 ΜL | 400 ΜL |
| 24 iyi plaka | 12 µL/plaka | 750 ΜL | 2.5 ng | 5 ng | 5 ng | Toplam 25 µL | 25 ΜL | 200 ΜL |
| 4 odası çanak | 4 µL/plaka | 250 ΜL | 2.5 ng | 5 ng | 5 ng | Toplam 25 µL | 25 ΜL | 200 ΜL |
| 8 odası çanak | 4 µL/plaka | 250 ΜL | 1,25 ng | 2.5 ng | 2.5 ng | Toplam 12.5 µL | 12.5 ΜL | 100 ΜL |
Tablo 2: geçici transfection için kullanılan reaktifler hacimleri önerilir. Not: plazmid önerilen miktarı yalnızca bir başlangıç noktasıdır. Sinyal tespit edilirse, bu 20-200 ng 6-şey plaka kuyu başına gelen plazmid titre tavsiye edilir.
| Caspase | Tedavi | Konsantrasyon | Zaman | Beklenen sonuçları |
| Caspase-1 | Aşırı ifade ASC | 250 ng/iyi 6 iyi plaka | 48 h | % 50 BiFC pozitif |
| Caspase-2 | Aşırı ifade RAIDD | 500 ng/iyi 6 iyi plaka | 24 h | % 90 BiFC pozitif |
| Camptothecin | 100 ΜM | 16 h | % 30-60 BiFC pozitif | |
| Isı şok | 1s 45 ° c | 16 h | % 80 BiFC pozitif | |
| Caspase-4 | Overexpressed NALP1 | 250 ng/iyi 6 iyi plaka | 48 h | % 30 BiFC pozitif |
| Caspase-5 | Overexpressed IPAF | 250 ng/iyi 6 iyi plaka | 48 h | % 15 BiFC pozitif |
Tablo 3: caspase bimolecular floresan uluslara (BiFC) için olumlu denetim örnekleri. Beklenen sonuçlar ve koşulları temel alan üzerinde yayımlanan veri Pro kullanarak 14,17,18oluşturur. Ortak ifade plazmid BiFC plazmid (Adım 2.1.4) transfected

Film 1: caspase-2 bimolecular floresan uluslara (BiFC) 3D yerelleştirme. 3D yeniden yapılanma, döndürülmüş y-eksen- zconfocal görüntülerin-boyutunda bir Hela hücreleri ifade caspase-2-BiFC bileşenleri ve floresan nükleer muhabir için 16 h camptothecin (20 µM) ile tedavi. Film caspase-2 BiFC (Yeşil) ve çekirdek (kırmızı) gösterir. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)

Movie 2: caspase-2 bimolecular floresan uluslara (BiFC), hızlandırılmış. LN18 glioblastoma hücreleri caspase-2 BiFC bileşenleri ile transfected ve bortezomib ile tedavi (15 nm) her 2 dk 8 h için görüntüsü. Film caspase-2 BiFC (Yeşil) ve mitokondri (kırmızı) gösterir. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)
Yazarlar onlar rakip hiçbir mali çıkarları var bildirin.
Bu iletişim kuralı açıklar caspase Bimolecular floresan uluslara (BiFC); Başlatan caspases, indüklenen yakınlığı hangi onların harekete geçirmek için ilk adımdır görselleştirmek için kullanılan bir görüntüleme tabanlı yöntemi.
Bu tekniğin gelişimine katkıda bulunan tüm önceki üyeleri Bouchier-Hayes laboratuvar kabul etmek istiyoruz. Bu eser kısmen bir Texas Çocuk Hastanesi Pediatrik Pilot Ödülü LBH tarafından finanse edildi. Joya Chandra (MD Anderson, Houston, Teksas) ekibi ile işbirliği içinde yayımlanan verileri eklemek izin için teşekkür ediyoruz. Açıklanan reaktifler gelişimi NIH (NIAID P30AI036211, ncı P30CA125123 ve NCRR S10RR024574) ve Joel M. Sederstrom yardımıyla fon ile sitometresi ve hücre sıralama özünde Baylor Tıp Fakültesi tarafından desteklenmiştir
| 6 kuyulu Kaplamasız No. 1.5 20 mm cam alt tabaklar | Mattek | P06G-1.5-20-F | |
| İnsan Plazma Fibronektin Saflaştırılmış Protein | Millipore | FC010-10MG | |
| DPBS | Sigma | D8537-6x500ML | |
| Lipofektamin 2000 reaktif | Invitrogen | 11668019 | |
| OPTI MEM I | Invitrogen | 31985088 | |
| C2-Pro VC plazmid | Addgene | 49261 | |
| C2-Pro VN plazmid | Addgene | 49262 | |
| İnflamatuar kaspaz BiFC plazmitleri | , | LBH HeLa hücrelerinden talep üzerine temin edilebilir | |
| , C2-Pro BiFC bileşenlerini | stabil bir şekilde ifade eder, LBH DsRed mito plazmid Clontech'ten | talep üzerine temin edilebilir | |
| 632421 | Floresan raportör olarak kullanılabilecek benzer plazmitler Addgene | ||
| HEPES | Invitrogen | 15630106 | |
| 2 Merkaptoetanol 1000X | Invitrogen | 21985023 | |
| q-VD-OPH | Apex Bio | A1901'de |